不同版本新教材中生物學(xué)科學(xué)史呈現(xiàn)的比較與啟示

余軼

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在教材編寫建議中，提出要適當(dāng)引入生物學(xué)科學(xué)史的內(nèi)容。生物學(xué)科學(xué)史是生命科學(xué)概念和原理的研究歷史，不僅蘊(yùn)含著科學(xué)知識(shí)的形成過程，還蘊(yùn)含著科學(xué)家的創(chuàng)造性思維方式和科學(xué)方法，體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要載體。基于此，筆者對(duì)比了人民教育出版社（簡稱“人教版”）、北京師范大學(xué)出版社（簡稱“北師大版”）、上?？茖W(xué)技術(shù)出版社（簡稱“滬科版”）、上?？萍冀逃霭嫔纾ê喎Q“滬科教版”）、浙江科學(xué)技術(shù)出版社（簡稱“浙科版”）、江蘇鳳凰教育出版社（簡稱“蘇教版”）6個(gè)版本教材必修部分的科學(xué)史，提出了科學(xué)史的教學(xué)啟示，希望能為新教材的實(shí)施提供參考。

1不同版本新教材生物學(xué)科學(xué)史的對(duì)比

1.1不同版本新教材中生物學(xué)科學(xué)史主題的比較

新教材必修1和必修2的主題分別為“分子與細(xì)胞”和“遺傳與進(jìn)化”。各版本的教材中生物學(xué)科學(xué)史內(nèi)容比較相似，尤其是必修2中科學(xué)史更是高度相似。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，“細(xì)胞學(xué)說”“生物膜研究史”“酶的本質(zhì)和作用發(fā)現(xiàn)史”“光合作用發(fā)現(xiàn)史”“孟德爾遺傳規(guī)律研究史”“遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)史”“DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制研究史”和“達(dá)爾文進(jìn)化論研究史”等均存在于各個(gè)版本的教材中。不同版本也有特色的科學(xué)史，例如，人教版的“科學(xué)家訪談——與施一公院士一席談”、北師大版的“青蒿素的抗瘧作用機(jī)制”、滬科版“雜交水稻技術(shù)的發(fā)展”等，體現(xiàn)了中國生物學(xué)發(fā)展的成果，也展示了我國生物學(xué)發(fā)展為世界的農(nóng)業(yè)發(fā)展作出的巨大貢獻(xiàn);蘇教版的“基因沉默與表觀遺傳”、人教版的“基因組編輯”等，體現(xiàn)了國際上最新的生物學(xué)研究成果。這些內(nèi)容不僅拓展了學(xué)科的知識(shí)面，其中很多成果都涉及到中國的科學(xué)家，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)我國生物學(xué)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的熱情和愛國情懷有著重要價(jià)值。

1.2不同版本新教材中生物學(xué)科學(xué)史位置與呈現(xiàn)方式的比較

從科學(xué)史所處位置來看，不同版本教材的科學(xué)史多是分布在正文及各種閱讀性專欄中，見表1。其中，閱讀性專欄占了大多數(shù)。另外，各個(gè)版本的閱讀性專欄的名稱也是各具特色，其生物學(xué)科學(xué)史也都不局限于某一特定專欄，呈現(xiàn)位置都較為多元化。但相對(duì)來說，人教版的“思考討論”、蘇教版的“積極思維”、浙教版的“課外讀”、滬科教版的“經(jīng)典再現(xiàn)”、滬科版的“科學(xué)史話”和北師大版的“開闊眼界”是生物學(xué)科學(xué)史出現(xiàn)較多的欄目。由此可見，在各版本的必修教材中，生物學(xué)科學(xué)史主要還是起到輔助正文的作用，引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀性專欄的閱讀加深對(duì)正文重要知識(shí)內(nèi)容的理解。對(duì)于呈現(xiàn)方式，滬科教版在每章的章首頁下方都配了一個(gè)與本章內(nèi)容相關(guān)的生物學(xué)科學(xué)史時(shí)間軸，如圖1所示，清晰呈現(xiàn)科學(xué)研究過程，教師可以在教學(xué)設(shè)計(jì)中借鑒使用。

1.3不同版本教材生物學(xué)科學(xué)史內(nèi)容的對(duì)比

不同版本新教材生物學(xué)科學(xué)史的內(nèi)容主要包括“描述生物學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)”“闡述生物學(xué)重要理論的發(fā)展過程”等，見表2。新教材描述生物學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)，如滬科版教材中呈現(xiàn)了2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者發(fā)現(xiàn)T淋巴細(xì)胞表面的兩種膜蛋白（PD-1和CT?LA-4）會(huì)阻止T淋巴細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用，并描述了CAR-T療法的治療案例。新教材描述生物學(xué)重要理論的發(fā)展，如人教版教材中“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)中，從對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測到肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，再到噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的原理和基本過程都進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，完整地向?qū)W生展示了DNA是肺炎雙球菌和噬菌體的遺傳物質(zhì)這一理論的研究過程。這種科學(xué)史材料不僅利于學(xué)生建構(gòu)科學(xué)知識(shí)，還能引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣去思考，進(jìn)行邏輯推理，經(jīng)歷科學(xué)探究之路，感悟科學(xué)家探索精神，提升自身的生物學(xué)核心素養(yǎng)。除此之外，部分版本教材設(shè)置了專欄介紹某一位或某幾位科學(xué)家，如人教版介紹了袁隆平、施一公等科學(xué)家，滬科教版“榜樣人物：發(fā)現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)背后的故事”欄目主要介紹了女科學(xué)家富蘭克林，“榜樣人物：麥田的守望者”欄目中介紹了我國著名的中國小麥遠(yuǎn)緣雜交之父——李振聲等。另外，在對(duì)各版本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，滬科版教材中國科學(xué)家出現(xiàn)的比例最高，超過了20%，其他版本中中國科學(xué)家所占的比例雖然不高，但已經(jīng)體現(xiàn)出了近現(xiàn)代我國生命科學(xué)發(fā)展的成果和趨勢。

1.4不同版本教材生物學(xué)科學(xué)史與核心素養(yǎng)的對(duì)應(yīng)比較

生物學(xué)科學(xué)史是培育學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體。生物學(xué)科學(xué)史展示了科學(xué)家思考和解決生物學(xué)問題的思想歷程，體現(xiàn)了研究問題和解決問題的方法和思維，呈現(xiàn)了科學(xué)家在探索過程中的科學(xué)精神及科學(xué)態(tài)度。生物學(xué)科學(xué)史的學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)概念的研究過程，在培養(yǎng)學(xué)生生命觀念的同時(shí)，還為提升學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維能力提供了很好的素材，并能夠喚起學(xué)生的社會(huì)責(zé)任，使其積極地參與個(gè)人及社會(huì)事務(wù)的討論。不同版本教材在各個(gè)生物學(xué)科學(xué)史呈現(xiàn)方式中側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)類型略顯不同，見表3。關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究方面的生物學(xué)科學(xué)史最多，如浙教版“人工合成胰島素”、人教版“人工合成生命的探索”等，描述了科學(xué)家研究的探究過程、探究方法和思維方式，學(xué)生在經(jīng)歷中會(huì)受益匪淺。各版本教材側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)的科學(xué)史較少，需要教師在科學(xué)史教學(xué)中進(jìn)行挖掘和補(bǔ)充。

2教材生物學(xué)科學(xué)史研究對(duì)教學(xué)的啟示

通過對(duì)各版本新教材生物學(xué)科學(xué)史內(nèi)容的比較分析，可見各版本教材在編寫的過程中都貫徹了課程標(biāo)準(zhǔn)中的課程理念，做到了全面滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，充分體現(xiàn)生物學(xué)科學(xué)史對(duì)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要意義。教師要充分利用好生物學(xué)科學(xué)史的教育價(jià)值。

2.1經(jīng)歷科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

生物學(xué)科學(xué)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和解決問題，獲得可信研究結(jié)果的范式，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維有著重要而無可替代的價(jià)值。教師不能簡單地向?qū)W生介紹科學(xué)家在科學(xué)探究過程中所采用的方法，更重要地是要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家發(fā)現(xiàn)與解決問題的具體思路。具體方式是創(chuàng)設(shè)有一定信息量和復(fù)雜程度的學(xué)習(xí)情境，精心設(shè)計(jì)一系列問題，充分利用生物學(xué)科學(xué)史中真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，推動(dòng)學(xué)生深入探究，激勵(lì)學(xué)生去解決問題、構(gòu)建概念，使生物學(xué)科學(xué)史資源的教育價(jià)值實(shí)現(xiàn)最大化。例如，在實(shí)施“孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律”科學(xué)史教學(xué)時(shí)，教師可設(shè)計(jì)以下問題來引導(dǎo)學(xué)生深入探究：1孟德爾選擇了哪些實(shí)驗(yàn)材料？為什么用豌豆做實(shí)驗(yàn)獲得了成功？2孟德爾采用了哪些科學(xué)研究的方法幫助他獲得成功？3孟德爾實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路是什么？這一系列問題能夠幫助學(xué)生的思維隨科學(xué)家一起參與到探索過程中，能使學(xué)生的思維能力得到充分發(fā)展。

2.2感悟科學(xué)家研究歷程，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任

在生物學(xué)發(fā)展的漫長歷史進(jìn)程中不斷涌現(xiàn)出的生物學(xué)家，其艱苦探索、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科研精神以及為追求生命奧秘的真理不懈奮斗的偉大品質(zhì)是提升學(xué)生社會(huì)責(zé)任感的重要素材，學(xué)習(xí)科學(xué)家的研究歷程可以潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生逐漸具有運(yùn)用生物學(xué)的知識(shí)和方法，關(guān)注社會(huì)議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)，解決現(xiàn)實(shí)生活問題，參與環(huán)境保護(hù)，形成健康的生活方式等的意識(shí)。例如，浙科版“達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動(dòng)”科學(xué)史是一個(gè)能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)打破傳統(tǒng)封建枷鎖、創(chuàng)造新知識(shí)的科學(xué)史案例。在達(dá)爾文參加環(huán)球航行前，堅(jiān)持的是“特創(chuàng)論”和“物種不變論”的觀點(diǎn)。但是在航行考察中，他逐漸感到大自然所呈現(xiàn)的事實(shí)與他原來的觀點(diǎn)發(fā)生了抵觸。在科學(xué)事實(shí)的沖擊和引導(dǎo)下，他開始懷疑“特創(chuàng)論”和“物種不變論”，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐晃贿M(jìn)化論者。這一方面與他參加過多方面的時(shí)間活動(dòng)有關(guān)，另一方面也因他具有追求真理、勤奮自學(xué)、謙虛謹(jǐn)慎、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、勇于克服困難和堅(jiān)韌不拔的精神。

2.3利用科學(xué)史資料實(shí)踐基于核心素養(yǎng)的命題和評(píng)價(jià)

生物學(xué)科學(xué)史具有科學(xué)家研究過程及階段結(jié)果，是評(píng)價(jià)核心素養(yǎng)試題開發(fā)的重要素材和情境。而在當(dāng)前的教學(xué)評(píng)價(jià)中，基于生物學(xué)科學(xué)史進(jìn)行評(píng)價(jià)試題的開發(fā)較少，教師在教學(xué)中可適當(dāng)增加科學(xué)史相關(guān)內(nèi)容試題的開發(fā)，對(duì)評(píng)價(jià)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有著重要意義。例如，光合作用的研究史就是一個(gè)評(píng)價(jià)學(xué)生核心素養(yǎng)試題開發(fā)的素材。滬科版教材要求學(xué)生“查閱資料，選擇光合作用探究史中1～2名科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，談?wù)勊麄兊乃季S過程”;滬科教版教材以“希爾”和“恩格爾曼”科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回答“光照條件下，離體葉綠體將Fe3+還原成Fe2+的物質(zhì)是什么？”“與恩格爾曼水綿實(shí)驗(yàn)相比，希爾實(shí)驗(yàn)采用離體葉綠體研究光合作用的意義是什么？”......教師還可挖掘教材中其他科學(xué)史的素材，編制原創(chuàng)試題，從而更好地評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3小結(jié)與反思

在新課程新教材推行的時(shí)期，廣大一線教師也面臨著關(guān)于新教材使用方面的諸多新的問題和挑戰(zhàn)，其中科學(xué)史如何進(jìn)行教學(xué)也是教師關(guān)注的熱點(diǎn)問題。不同版本教材中生物學(xué)科學(xué)史的內(nèi)容承載了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要的使命，對(duì)全國6個(gè)版本的新教材中科學(xué)史進(jìn)行了分析，并對(duì)科學(xué)史的教學(xué)提出了建議，希望能為廣大一線教師提供參考。

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